植物生長燈

植物生長燈是人造光源，通常是電光源，旨在通過發射適合於光合作用的電磁波譜來刺激植物生長。植物燈用於沒有天然發光或需要補光的應用中。例如：在冬天，當可能的日光時間可能不足以達到所需的植物生長時，燈被用來延長植物接收光的時間。如果植物沒有得到足夠的光，它們將徒長。

生長的燈光或者試圖提供類似於太陽的光譜，或提供更適合所栽培植物需要的光譜。模擬來自增長燈的不同顏色，溫度和光譜輸出的室外條件，以及改變燈的流明輸出（強度）。根據所栽培植物的種類，栽培階段（如發芽/營養期或開花期/結果期）以及植物所需的光週期，光譜的特定範圍，發光效率和色溫都是可取的具體植物和時間段。目前應用廣泛的人工光源係屬LED光源為最大數量使用商品，其最為廣泛接受的主因為其光譜的可控性：其主峰波長可因應植物類別的不同而有多種選擇，一般慣用的 450nm波長的藍光主峰，佐以搭配各植物燈廠家的光譜配方，既可調配出多種紅光、綠光、藍光的各種不同波長主峰的量子版植物生長燈。

1868年，俄羅斯植物學家安德烈·謝爾蓋耶維奇·法明琴（）是第一個將人造光用於植物生長和研究的人。

典型用法
植物燈用於室內園藝、植物繁殖和食品生產，包括室內水栽和水生植物。雖然大多數植物燈都在工業上使用，但也可以在家庭中使用。

根據反平方律，到達表面的點源（在這種情況下是燈泡）輻射的光的強度與表面距離源的距離的平方成反比（如果一個對像是兩倍遙遠的地方，它只接收四分之一的光線）這是室內種植者的嚴重障礙，許多技術被用來盡可能高效地使用光。因此，反射器經常用於燈光以使光效達到最大化。燈具或燈具盡可能靠近地移動，使得它們具有相同的照明，並且來自燈的所有光都落在植物上而不是周圍區域。

例如白熾燈、螢光燈、高強度氣體放電燈（HID）和發光二極管（LED）。今天，專業使用最廣泛的燈是HID和螢光燈。室內花卉和蔬菜種植者通常使用高壓鈉（HPS / SON）和金屬鹵化物（MH）HID燈，但螢光燈和LED由於其效率和經濟性而替代金屬鹵化物。

金屬鹵化物燈經常用於植物生長的營養階段，因為它們發射更大量的藍色和紫外線輻射。隨著陶瓷金屬鹵化物照明和全光譜金屬鹵化物照明的引入，它們越來越多地被用作營養繁殖生長階段的獨家光源。 藍色光譜可能會誘發植物更大的營養反應。

高壓鈉燈也被用作整個營養階段和生殖階段的單一光源。同樣，它們可以用作生殖階段中全光譜照明的修正。紅光譜可能會在植物中觸發更大的開花響應。如果使用高壓鈉燈作為營養期，植物生長稍快一些。

近年來，LED室內生長燈，可以產生特定波長的光。NASA已經在太空站測試增加空間食物的高效率。結果表明，植物受到可見光譜的紅，綠和藍色部分的光影響。

常見類型
高強度放電（HID）燈
雖然螢光燈是過去常見的室內生長燈類型，但現在HID燈最受歡迎。

所有HID生長燈都需要鎮流器進行操作，每個鎮流器都具有特定的瓦數。熱門HID功率包括150W、250W、400W、600W和1000W。在所有尺寸中，600W HID燈是光效最高的，其次是1000W、600W HPS比1000W HPS多出7％的光。 由於它們的光線模擬了太陽的色譜，一些種植者發現，在金屬鹵化物下，植物看起來比其他類型的HID燈（如改變植物顏色的HPS）更令人愉悅。因此，當植物在家中顯示（例如用觀賞植物）時，更常見的是使用金屬鹵化物，並且優選天然色。金屬鹵化物燈泡需要每年更換一次，而HPS燈長達兩倍。

陶瓷金屬鹵化物（CMH，CDM）
陶瓷金屬鹵化物燈（CMH）是一種比較新型的HID照明。

陶瓷金屬鹵化物燈由脈衝啟動器啟動，就像其他脈衝啟動金屬鹵化物一樣。

高壓鈉（HPS）
高壓鈉燈是比金屬鹵化物更有效的HID照明類型。HPS燈泡在黃色/紅色可見光以及所有其他可見光的小部分發光。由於HPS生長燈在光譜的紅色部分提供更多的能量，所以它們可能促進開花結果。它們被用作溫室照明和全光譜照明（金屬鹵化物）中自然採光的補充，或者作為室內/生長室的獨立光源。

HPS生長燈以以下尺寸銷售：150W、250W、400W、600W和1000W。 已經表明，如果給予紅色和藍色光，許多植物將正常生長。然而，許多研究表明，紅色和藍色光僅提供最具成本效益的生長方法，植物生長在光補充綠色下仍然更好。

白色LED生長燈提供全光譜，旨在模仿自然光，為植物提供紅色，藍色和綠色的平衡光譜。所使用的頻譜各不相同，但是白色LED生長燈被設計為發出類似數量的紅色和藍色光，增加的綠色光將顯示為白色。白色LED發光燈通常用於家庭和辦公空間的補充照明。

已經在溫室試驗中評估了大量的植物物種，以確保植物在生物量和生物化學成分中具有更高的質量，甚至與現場條件相當。通過評估植物的健康和活力以及促進生長的成功來測量薄荷、羅勒、扁豆、萵苣、捲心菜、歐芹、胡蘿蔔的植物表現。促進選擇觀賞植物的大量開花。

在飛利浦照明公司進行的LED生長燈測試中，為了在溫室種植各種蔬菜找到最佳的光線配方，他們發現光線的以下幾個方面影響植物生長光合作用和植物發育形態光強度，總光線隨時間變化一天中的哪些時刻，（光譜），光線方向和光分佈在植物上。不過值得注意的是，在西紅柿、迷你黃瓜和甜椒之間的測試中，所有植物的最佳配方都不一樣，根據作物和區域的不同而不同，所以目前他們必鬚根據試驗優化溫室中的LED照明和錯誤。他們已經表明，LED光影響抗病性，味道和營養水平，但到2014年，他們還沒有找到一種實用的方式來使用這些信息。

用於初始LED發光二極管的二極管設計通常為1/3瓦特至1瓦特。然而，現在LED增長燈通常使用較高功率的二極管，例如3瓦和5瓦二極管。對於高度緊湊的區域，可以使用10瓦特和100瓦特之間的COB芯片。由於散熱，這些芯片通常效率較低。

LED生長燈應至少保持植物遠離植物，以防止葉子燒傷。省電燈泡產生44～80流明/瓦，取決於燈泡的瓦數。

自然採光具有較高的色溫（約5000-5800  K）。可見光的顏色根據天氣和太陽的角度而變化，並且特定光量（以流明為單位）刺激光合作用。與太陽的距離對這些季節的光質量和數量以及由此產生的植物行為的季節性變化幾乎沒有影響。地球的軸線不垂直於圍繞太陽的軌道的平面。一半年的時間裡，北極向著太陽傾斜，所以北半球接近陽光直射，而南半球則要到達地球表面之前必須穿越更多的氣氛。在另一半年中，這是相反的。太陽輻射的光的顏色光譜沒有變化，只有數量（在夏季更多，冬天較少）和整個光線的質量到達地球表面。垂直溫室中的一些補充LED生長燈僅產生紅色和藍色波長的組合。演色性指數可以比較光線與常規陽光的自然顏色的匹配程度。

植物吸收光的能力隨種類和環境而變化，然而，影響植物的光質量的一般測量是PAR值或光合有效輻射。

已經有幾個使用LED種植植物的實驗，並且已經表明，植物需要紅色和藍色的光來進行健康生長。從實驗中一直發現，僅在紅色（660奈米）下生長的植物的葉片變形較差，但是通過添加少量藍色可以使大多數植物正常生長。

幾個報告表明，最低藍光要求為15-30 µmol·m−2·s−1 是幾種植物物種正常發育所必需的。

許多研究表明，即使將藍光添加到紅色LED，在白光下還是補充有綠色的光下，植物生長仍然更好。然而，像蘿蔔和菠菜這樣的其他植物生長不好，雖然它們的效果比紅色光僅10％的藍光更好，但與全光譜下的對照植物相比，它們仍然產生明顯較低的比重。一些植物需要最佳生長的光。綠燈已被證明可以通過密碼色依賴和獨立於暗黑色的手段影響植物過程。一般來說，綠光的效果與紅色和藍色波段指示的效果相反，推測綠色燈具有紅色和藍色的編排。

植物光要求
植物的具體需求決定哪種照明最適合最佳生長，人造光必須模仿植物最適合的自然光。如果一個植物沒有得到足夠的光，它不會增長，不管其他條件如何。例如：蔬菜在充分的陽光下成長最好，並在室內蓬勃發展，他們需要同樣高的光照水平，而葉子植物（例如蔓綠絨）生長在陰涼處，可以以更低的光線正常生長水平。

植物燈的使用方式取決於植物生長階段。一般來說，建議在幼苗/成長階段期間植物接受照射16小時，8小時的休息時間；營養階段接受照射18小時，6小時的休息時間；在花期階段接受照射12小時和12小時的休息時間。

光週期
此外，許多植物也需要黑暗和光週期，這種效應被稱為光照週期，以觸發開花。 因此，在設定的時間開關可以打開或關閉燈。最佳的光週期比例取決於植物的種類和種類，因為有些喜歡長時間和短夜，而其他喜歡相反或中等的日長。

在討論植物發育時，非常重視光週期。

響應光週期花的植物可能具有兼性或專一的反應。兼職的反應意味著一個植物最終會花光，而不管光週期如何花在特定光週期下生長的速度更快。專業反應意味著植物只有在一定光照條件下種植才會花。

光合有效輻射（PAR）
通常用於測量光線的亮度和流明，但是它們是測量人眼感覺到的光線強度的光度單位。

可用於光合作用的光的光譜水平與流明所測量的相似，但不相同。因此，當測量植物光合作用的光量時，生物學家通常測量植物接受的光合有效輻射（PAR）的量。 因此，植物生物學家通常使用表面接收的指定時間內的光譜數量或光合光子密度（PPFD）量化PAR的數量。 對於日光光譜（5800 K），這種光合有效輻射將相當於5800至46,000 lm/m2.

園藝照明的國際和歐洲標準
國際電工委員會制定了一系列涵蓋園藝照明，用於園藝照明的 LED 封裝的國際標準（IEC 63403 第 1 部分和第 2 部分），其中一個涵蓋規格表，另一個涵蓋分檔。

這些標準已在歐洲由歐洲電工標準化委員會採用，分別作為歐洲標準 EN IEC 63403-1:2024 和 EN IEC 63403-2:2024。

參見
*葉綠素
*光合作用
*鈉燈
*螢光燈
*省電燈泡

參考來源
引用
書目
外部連結
園藝輔助
照明